■ 王永勝 蒙曉艷 李繼軍/四達(dá)機(jī)械制造公司

1 故障描述

某型飛機(jī)在飛行中，前艙飛行員發(fā)現(xiàn)前組油箱耗油不正常。檢查前組油量表1800kg，后組油量表900kg。關(guān)閉后組油箱泵電門(mén)，后組剩油400kg，前組1800kg。再打開(kāi)“機(jī)翼/副應(yīng)急輸油”，前組油量繼續(xù)下降。著陸后檢查前組剩油1500kg，后組油盡，左右機(jī)翼副油箱各消耗約100kg，機(jī)翼和機(jī)身副油箱滿油。

2 系統(tǒng)工作原理

2.1 輸油原理

控制飛機(jī)輸油的附件包括加輸油控制活門(mén)、機(jī)翼油箱輸油控制活門(mén)、增壓閥門(mén)電動(dòng)機(jī)構(gòu)、輸油控制活門(mén)等，且燃油按給定的耗油順序輸入機(jī)身前組油箱，以保證飛機(jī)重心在要求的變化范圍。耗油順序?yàn)椋簷C(jī)身前組油箱消耗60kg至第一控制液面2350kg→機(jī)翼副油箱→機(jī)身副油箱→機(jī)翼油箱→機(jī)身前組油箱再消耗500kg至第二控制液面1850kg→機(jī)身后組油箱→機(jī)身前組油箱。

2.2 增壓原理

機(jī)翼、機(jī)身副油箱的輸油均為增壓輸油，副油箱中燃油輸盡后，由加輸油控制活門(mén)斷電關(guān)閉，并發(fā)出油盡信號(hào)。

通氣增壓分系統(tǒng)用于確保飛機(jī)在各種飛行狀態(tài)下維持油箱內(nèi)有一定的剩余壓力，以保證輸油系統(tǒng)的正常工作，增壓氣體還作為機(jī)翼油箱和副油箱輸油的壓力源，以及輸油控制活門(mén)應(yīng)急打開(kāi)和速壓調(diào)節(jié)器關(guān)閉的壓力源。

副油箱增壓氣體經(jīng)副油箱減壓器和單向活門(mén)沿增壓管路分別進(jìn)入機(jī)身、機(jī)翼副油箱。當(dāng)副油箱余壓低于105kPa時(shí)，減壓器打開(kāi)，增壓氣體進(jìn)入副油箱增壓。當(dāng)副油箱余壓等于或大于115kPa時(shí)，減壓器關(guān)閉，副油箱QYF-41B安全活門(mén)打開(kāi)，多余氣體被泄掉，保證副油箱余壓在105～115kPa之間。

3 故障定位

3.1 機(jī)上檢查情況

對(duì)飛機(jī)燃油系統(tǒng)進(jìn)行增壓檢查，當(dāng)副油箱增壓至112kPa時(shí)，機(jī)身副油箱、機(jī)翼副油箱泄壓通氣口有明顯排氣現(xiàn)象，進(jìn)一步分段檢查排氣管路，機(jī)身副油箱安全活門(mén)排氣管路有排氣現(xiàn)象（該活門(mén)在111kPa時(shí)，允許漏氣量不大于2L/min），機(jī)翼副油箱安全活門(mén)（2件）共用排氣管路有明顯氣流排出，其余附件及管路未見(jiàn)異常，因此可排除副油箱加油通氣活門(mén)不密封問(wèn)題。進(jìn)一步檢查副油箱增壓管路前端總管路，發(fā)現(xiàn)副油箱減壓器殼體存在明顯漏氣。檢查機(jī)翼油箱安全活門(mén)排氣管路未見(jiàn)異常，進(jìn)一步檢查機(jī)翼油箱減壓器密封性良好。綜上所述，初步判斷副油箱減壓器工作異常。

氣密檢查后，以最大狀態(tài)抽油，地面設(shè)備指示副油箱增壓壓力迅速由正常供壓壓力112kPa降至80kPa，關(guān)閉地面燃油放油開(kāi)關(guān)，副油箱增壓壓力回升緩慢（據(jù)地面試驗(yàn)人員反映超過(guò)30s壓力才恢復(fù)），不能及時(shí)建立起正常的增壓壓力，無(wú)法保證副油箱正常向前組油箱輸油。整個(gè)抽油過(guò)程中前組油箱油面上升緩慢，表明機(jī)翼副油箱輸油慢，副油箱和機(jī)翼油箱共用的輸油控制活門(mén)能夠打開(kāi)。打開(kāi)手動(dòng)輸油開(kāi)關(guān)，打開(kāi)機(jī)翼/副油箱應(yīng)急輸油開(kāi)關(guān)，關(guān)閉地面燃油放油開(kāi)關(guān)（即不耗油狀態(tài)），將前組油箱油面保持在2100kg（在第一油面與第二油面之間），此時(shí)機(jī)身前組油箱油面上升，此過(guò)程機(jī)翼副油箱增壓壓力波動(dòng)較小，表明副油箱和機(jī)翼油箱共用的輸油控制活門(mén)能夠在應(yīng)急狀態(tài)下打開(kāi)。按用油順序，地面減小抽油速度，緩慢抽取燃油，前組油箱油面基本不變，將副油箱燃油逐步抽完，此過(guò)程中副油箱增壓壓力波動(dòng)較小，增壓壓力可以基本保證將副油箱燃油抽完。根據(jù)上述情況，初步判斷副油箱增壓系統(tǒng)存在異常。

更換殼體有明顯漏氣的副油箱減壓器和3件互相連通的副油箱安全活門(mén)后，檢查全機(jī)燃油系統(tǒng)、燃油增壓系統(tǒng)及相關(guān)附件密封性良好。將機(jī)身和機(jī)翼加滿油，三個(gè)副油箱不加油，地面增壓檢查副油箱和機(jī)翼油箱排氣口密封性良好；全機(jī)加滿油10050kg，進(jìn)行燃油系統(tǒng)增壓試驗(yàn)，副油箱泄壓通氣口和機(jī)翼油箱泄壓通氣口密封良好。將地面燃油放油開(kāi)關(guān)置于全開(kāi)位置（最大抽油狀態(tài)），當(dāng)前組油箱降至2100kg液面時(shí)（在第一油面與第二油面之間），副油箱增壓壓力迅速降至95kPa，關(guān)小地面燃油放油開(kāi)關(guān)，副油箱增壓壓力快速恢復(fù)至正常壓力值112kPa（據(jù)地面試驗(yàn)人員反映恢復(fù)時(shí)間約15s左右）。副油箱增壓壓力恢復(fù)時(shí)間明顯加快，說(shuō)明用油順序良好。關(guān)閉地面燃油放油開(kāi)關(guān)，將前組油面保持在2100kg（在第一油面與第二油面之間），檢查副油箱應(yīng)急輸油工作良好，手動(dòng)輸油工作良好；檢查后組應(yīng)急輸油工作良好。按正常用油順序抽油，用油順序良好。

更換副油箱減壓器、副油箱安全活門(mén)，飛機(jī)加油后雙發(fā)地面試車(chē)。試車(chē)過(guò)程中用地面設(shè)備監(jiān)測(cè)副油箱增壓壓力為107kPa（工作壓力為105～115kPa），單發(fā)進(jìn)至全加力狀態(tài)，副油箱增壓壓力值保持在107kPa，副油箱燃油耗盡后，機(jī)翼油箱開(kāi)始輸油，機(jī)翼副油箱、機(jī)身副油箱用油順序良好，飛機(jī)燃油系統(tǒng)輸油工作正常。

3.2 附件檢查情況

復(fù)試故障副油箱減壓器性能。殼體結(jié)合面螺紋連接處存在明顯漏氣，出口壓力為122kPa。技術(shù)要求規(guī)定外部應(yīng)密封，不允許漏氣，出口壓力應(yīng)為108+7kPa，因此該減壓器密封性、出口壓力不合格。

對(duì)其他相關(guān)附件進(jìn)行檢查。3件安全活門(mén)、1件機(jī)翼油箱減壓器、1件輸油控制活門(mén)性能復(fù)試正常，技術(shù)指標(biāo)合格。

圖1 減壓器蓋內(nèi)部膜片邊緣情況

圖2 減壓器蓋膜片圓周情況

圖3 減壓器彈簧、活門(mén)彈簧、氣濾、活門(mén)情況

圖4 減壓器蓋內(nèi)部膜片凸臺(tái)外圓情況

將故障副油箱減壓器串裝在修理合格的同型飛機(jī)上進(jìn)行用油順序檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)身副油箱、機(jī)翼副油箱泄壓通氣口有明顯排氣，按照故障飛機(jī)相同方法進(jìn)行檢查，副油箱增壓壓力迅速由正常供壓壓力112kPa降至85kPa，壓力回升緩慢，不能及時(shí)建立起正常的增壓壓力，與故障飛機(jī)輸油異常現(xiàn)象基本一致。

故障件分解檢查。副油箱減壓器外觀良好，未見(jiàn)異常損傷。分解減壓器蓋，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部膜片邊緣與殼體圓周90%周長(zhǎng)存在擠壓變形，如圖1所示，膜片圓周有10%周長(zhǎng)與殼體分離，間隙約為1.0～2.0mm，如圖2所示。分解檢查減壓器彈簧、活門(mén)彈簧、氣濾、活門(mén)等其他零組件，未見(jiàn)異常，如圖3所示。進(jìn)一步分解檢查，發(fā)現(xiàn)該膜片凸臺(tái)外圓存在不規(guī)則“飛邊”，如圖4所示，“飛邊”寬度約為0.5～1.0mm（圖紙規(guī)定應(yīng)無(wú)飛邊）。

更換該故障件膜片，以飛邊去除干凈的舊品膜片按工藝要求裝配進(jìn)行試驗(yàn)，檢查該件密封性良好，檢查出口壓力為112kPa，減壓性能符合技術(shù)要求。

對(duì)新舊品膜片實(shí)物進(jìn)行質(zhì)量檢查?，F(xiàn)場(chǎng)在留的1件舊品減壓器膜片凸臺(tái)外圓有對(duì)飛邊修剪的痕跡，測(cè)量凸臺(tái)內(nèi)外徑尺寸符合要求。庫(kù)存的4件新品膜片凸臺(tái)外圓有飛邊修剪的痕跡，測(cè)量凸臺(tái)內(nèi)外徑尺寸符合要求。分析認(rèn)為，飛邊修剪工序?yàn)椴僮髡呤止とコ?，存在部分膜片飛邊去除不干凈的情況。

以上分析和試驗(yàn)表明，副油箱減壓器內(nèi)部膜片密封凸臺(tái)飛邊未去除干凈導(dǎo)致其外徑尺寸超差，致使膜片外圓處飛邊與殼體內(nèi)側(cè)抵靠，密封凸臺(tái)不能與殼體密封凹槽有效貼合，在工作壓力氣流沖擊作用下，膜片凸臺(tái)徑向移位致使密封失效，減壓器減壓工作異常，導(dǎo)致副油箱增壓系統(tǒng)工作壓力不能有效保持在最低工作壓力以上。

4 故障原因分析

4.1 系統(tǒng)原因分析

副油箱減壓器殼體連接處存在明顯漏氣，減壓器工作異常；地面正常輸油過(guò)程中，減壓器出口實(shí)際壓力的最大值和最小值均超出技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)范圍，并且在超出技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)脈動(dòng)；飛行過(guò)程中，當(dāng)增壓壓力掉壓超出增壓壓力下限時(shí)，需較長(zhǎng)時(shí)間才能緩慢回升，然后短時(shí)再掉壓至低于技術(shù)要求下限，仍需較長(zhǎng)時(shí)間才能緩慢回升，由于增壓壓力往復(fù)出現(xiàn)掉壓并持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致副油箱液面不能建立規(guī)定的最低壓力，輸油異常。

副油箱增壓壓力不能有效保持的直接原因是減壓器不密封，引起增壓壓力超出規(guī)定技術(shù)要求的上下限范圍，且增壓壓力脈動(dòng)。

4.2 產(chǎn)品原因分析

減壓器不密封是因?yàn)闇p壓器膜片壓膠成型后，密封凸臺(tái)外側(cè)多余飛邊去除時(shí)未達(dá)到圖樣尺寸，膜片凸臺(tái)外徑超差最大處約為1.0mm。膜片裝配時(shí)，多余飛邊抵靠在殼體內(nèi)側(cè)，使膜片密封凸臺(tái)不能與殼體密封凹槽有效貼合。隨著減壓器工作，在氣流壓力沖擊作用下，膜片凸臺(tái)徑向移位，密封凸臺(tái)與殼體凹槽密封失效。

膜片外購(gòu)于產(chǎn)品承制廠，該批次膜片尺寸超差是造成此次故障的直接原因。工廠自查也發(fā)現(xiàn)修理中存在工藝不完善、工裝設(shè)備資源配置不足等問(wèn)題隱患。

5 故障預(yù)防措施

1）補(bǔ)充完善修理工藝，在“準(zhǔn)備裝配”工序中增加檢查膜片應(yīng)無(wú)飛邊、膜片凸臺(tái)外徑尺寸應(yīng)符合圖紙規(guī)定、當(dāng)存在飛邊時(shí)應(yīng)予以修剪的要求。在“裝配”工序中增加膜片組裝入殼體后，應(yīng)檢查膜片外圓與殼體內(nèi)圓配合不能抵靠并無(wú)明顯間隙的要求。

2）增置組裝專用工裝，消除裝配中減壓器膜片外圓與殼體相互運(yùn)動(dòng)，造成膜片表面出現(xiàn)褶皺、損傷的現(xiàn)象。